物理广角2-静电感应静电屏蔽讲课讲稿

1、第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用物理广角2-静电感应静电屏蔽第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用一、静电平衡的特点一、静电平衡的特点1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。处处为零。2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。体，它的表面是个等势面。地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。地做零电势体的一个原因。第四章第

2、四章 电场的性质及应用电场的性质及应用第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用一、静电感应一、静电感应 当把导体A放在带电体B的附近时，导体A中的自由电子在带电体B的电场作用下做定向运动，使A上原来均匀分布的正、负电荷发生分离，使靠近B的一端带负电，远离B的一端因失去电子而带等量的正电，这种现象叫做静电感应。 +-+BA第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用1静电感应：静电感应：在外电场作用下，导体上电荷重新分布的现象叫做静电感应静电感应。 雷击就是由于带电云层使地面上的物体带上了大量的感应电荷，在空气中形成很强的电场，导致空气被击穿（电离），从而在带电云层跟地面物体间产生了强大

3、放电电流（闪电）的结果。 2感应电荷：感应电荷：导体发生静电感应时所带电荷叫感感应电荷应电荷。第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用v导体尖端附近的电场特别强，它导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端会导致一个重要的后果，就是尖端放电。在导体尖端附近放一根点燃放电。在导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。当我们不断给导体充电的的蜡烛。当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。背离尖端的方向偏移。v这就是尖端放电引起的后果。这就是尖端放电引起的后果。尖端放电尖端放电第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用WHY

4、WHY？v因为在尖端附近强电场的作用下空气中残因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。与尖端上电荷同就使空气边得易于导电。与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方，蜡烛的火号的离子受到排斥而飞向远方，蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成的焰偏移就是受到这种离子形成的“电风电风”吹动的结果。吹动的结果。第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用v 在强电场作用下，

5、物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用闪电防护闪电防护v雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则四条原则v一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中，所以人长得高还是一件非而被闪电直接击中，所以人长得高还是一件非常痛苦的事情常痛苦的事情v二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因二是人体与

6、地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压跨步电压”造成伤害所谓跨步电压是雷击造成伤害所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害受伤害第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用v第三是不可到孤立大树下和无避雷装第三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶体高举头顶v第

7、四是不要进水中，因水体导电好，第四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击易遭雷击v总之，应当到较低处，双脚合拢地站总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会立或蹲下，以减少遭遇雷的机会第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用几种避雷针几种避雷针第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用2静电感应指的什么？举例子说明静电感应指的什么？举例子说明静电感应的应用。静电感应的应用。 作业作业P116随堂练习第二题随堂练习第二题第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用 人们总感觉到在高层建筑里半导体收音机和移动电话等无线接收设

8、备的收听效果较差。这是什么原因呢? ？第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用演演示示实实验验 1静电屏蔽：静电屏蔽：一个接地的空腔导体能够隔离内外静电场的影响，这叫做静电屏蔽。 二、静电屏蔽二、静电屏蔽第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用 高层建筑的混凝土墙体和混凝土楼板里有钢筋网，几乎把房间屏蔽起来。所以在高层建筑里，半导体收音机的收听效果较差。 2静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用 国家大剧院使用了密密麻麻的钢筋就可以屏蔽外电场的干扰。 第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用 在电子技术中，为了防止空间杂散电场对电子设备的影

9、响，常常用金属外壳把它们罩起来；为了使电路中传输的信号不受外界电场的干扰，常常使用屏蔽线来传输信号。2静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用AB+-CD三、静电的应用三、静电的应用 静电的应用的基本原理就是使分散的微粒带电，利用静电力将分散的微粒驱往目标处。1静电除尘静电除尘 静电除尘器构造：静电除尘器构造：除尘器由金属管A和悬在其中的金属丝B组成，A接高压电源的正极，B接高压电源的负极。这样就在管A内形成了很强的电场，并且距B越近的地方电场越强。第四章第四章 电场的性质及应用电场的性

10、质及应用 静电除尘器的工作原理：静电除尘器的工作原理：当含有粉尘的空气从C进入管A时，B附近的空气就被强电场电离成正离子和电子。正离子向B运动，在B处得到电子而还原成空气分子。电子向A运动的过程中遇到粉尘就使粉尘带负电，而被吸附在A的管壁上并被中和，再被震动装置震落收集，使D排出不含粉尘的空气。 AB+-CD第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用装有静电除尘器的烟囱第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用2静电复印静电复印 静电复印机能够方便快捷地复制图文资料，它是一种常用的现代办公设备。 复印机的中心部件是一个旋转的硒鼓，复印每一页文稿都要在硒鼓上按顺序经过充电、充电、曝光、显

11、影、转印、定影曝光、显影、转印、定影这几个步骤。 第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用静电复印的步骤图静电复印的步骤图静电复印的步骤静电复印的步骤（1）充电充电：由电源使硒鼓带正电。 （2）曝光曝光：利用光学系统将原稿的图文成像在硒鼓上。硒鼓上有图文成像的地方没有光照射，这里保持了正电荷；其他没有像的地方被光照射，正电荷被导走。所以，硒鼓上保留了图文的“静电潜像”。第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用 （3）显影显影：使硒鼓上“静电潜像”吸引带负电的墨粉，墨粉就显示出了被复印的图文。 （4）转印转印：由输纸机构将带正电的白纸跟硒鼓上带负电的墨粉接触，使墨粉被吸到白纸上。 （

12、5）定影定影：将离开硒鼓的有墨白纸送入定影区，使墨粉在高温下熔化浸入白纸中，成为牢固的图文印迹。3静电喷涂静电喷涂 静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒在静电力的作用下定向运动，并吸附在工件表面的一种喷涂方法。 第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用 （2）静电喷涂的工）静电喷涂的工作原理：作原理：喷塑机使塑料粉末带电，用静电力驱使塑料粉末飞向作为电极的工件，使工件表面涂上一层均匀、光滑而绝缘的涂层。 （1）静电喷涂设备的组成：）静电喷涂设备的组成：喷枪、喷杯以及静电喷涂高压电源等组成。第四章第四章 电场的性质及应用电场的性质及应用4防止静电的危害防止静电的危害 绝大多数机械运动都会产生摩擦，两个不同材料的物体相互摩擦就会分别带上异种电荷，彼此相互吸引，可能对生产不利。例如电子线路板在保存、运输过程中，会因与周围物体的静电作用而损坏上面的电子元件。在印染厂里，棉纱、毛线、化纤上的静电会吸引空气中的灰尘使印染质量下降。如果电荷积累到一定程度，就会使空气被击穿发生火花放电，引起火灾。 第四章第四章 电场的